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1、 O 型密封圈概述及相关技术支持O 型密封圈概述及相关技术支持 一、概述 一、概述 特点特点 O 形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应用在各种动、静密封场合。 标准标准 大部分国家对 O 形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS 568）、日本标准（JIS B 2401）、国际标准（ISO 3601/1）较为通用。 表 1 O 型圈标准一览表表 1 O 型圈标准一览表 标 准标 准 O 型 圈 截 面 直 径 wO 型 圈 截 面 直 径 w 美国标准 AS 568 英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00 日本标准 JIS B 2401 1
2、.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4 国际标准 ISO 3601/1 德国标准 DIN 3771/1 中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00 优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 美国标准 AS 568（900 系 列） 1.02 1.42 1.63 1.83 1.98 2.08 2.21 2.46 2.95 3.00 密封机理 密封机理 O 形密封圈是一种自动双向作用密封元件。安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与 O 形密封 圈自身的初始密封能力。
3、它随系统压力的提高而增大。 性能参数 性能参数 静 态 密 封静 态 密 封 动 态 密 封动 态 密 封 无挡圈时，最高可达 20MPa； 有挡圈时，最高可达 40MPa； 工作压力工作压力 用特殊挡圈时，最高可达 200MPa。 无挡圈时，最高可达 5MPa；有挡 圈时，较高压力。 运动速度运动速度 最大往复速度可达 0.5m/s，最大旋转速度可达 2.0m/s。 温 度温 度 一般场合：-30+110；特殊橡胶：-60+250；旋转场合：-30 +80 介 质介 质 见橡胶密封件原料特性表。 二、 二、O 型密封圈选择应考虑的因素 1、工作介质和工作条件1、工作介质和工作条件 在具体选取
4、 O 形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。还须综合考虑其密封处的压 力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。若用在旋转场合，须考虑由于摩擦热引起的温 升。不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见橡胶密封件原料特性表。 2、密封形式2、密封形式 按负载类型可分为静密封和动密封；按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封； 按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。径向安装时，对于轴用密封，应使 O 形圈内径和被 密封直径 d2间的偏差尽可能地小；对于孔用密封，应使其内径等于或略小于沟槽的直径 d1。 轴向安装时，要考虑压力方向。内部压力时，O 形圈外径应比沟槽外径 d3 约
5、大 12%；外部 压力时，应使 O 形圈内径比沟漕内径 d4 约小 13%。 三、影响密封性能的其它因素影响密封性能的其它因素 1、O 形圈的硬度1、O 形圈的硬度 O 形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。O 形圈的硬度决定了 O 形圈的压缩量和沟槽 最大允许挤出间隙。由于邵氏 A70 的丁腈密封都能满足大部分的使用条件，故如对密封材料不作 特殊说明，一般提供邵氏 A70 的丁腈橡胶。 2、挤出间隙2、挤出间隙 最大允许挤出间隙 gmax和系统压力，O 形圈截面直径以及材料硬度有关。通常，工作压力越 高，最大允许挤出间隙 gmax取值越小。如果间隙 g 超过允许范围，就会导致 O 形圈挤出
6、甚至损 坏。 3、压缩永久变形3、压缩永久变形 评定 O 形圈密封性能的另一指标即所选材料的压缩永久变形。在压力作用下，作为弹性元件 的 O 形圈，产生弹性变形，随着压力增大，也会出现永久的塑性变形。压缩永久变形 d 可由下式 确定： b0-b2 d = 100% b0-b1 式中：b0-原始厚度（即截面直径 W） b1-压缩状态下的厚度 b2-释放后的厚度 通常，为防止出现永久的塑性变形，O 形圈允许的最大压缩量在静密封中约为 30%，在动 密封中约为 20%。 表 2 最大允许挤出间隙 g表 2 最大允许挤出间隙 gmax max 压 力压 力 O 形圈截面直径 W O 形圈截面直径 W
7、MPa MPa 1.78 2.62 3.53 5.33 7 邵氏硬度 A70邵氏硬度 A70 3.50 0.08 0.09 0.1 0.13 0.15 7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.1 10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 邵氏硬度 A80邵氏硬度 A80 3.50 0.1 0.13 0.15 0.18 0.2 7.00 0.08 0.09 0.1 0.13 0.15 10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.1 14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.0
8、4 邵氏硬度 A90邵氏硬度 A90 3.50 0.13 0.15 0.2 0.23 0.25 7.00 0.1 0.13 0.15 0.18 0.2 10.50 0.07 0.09 0.1 0.13 0.15 14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.1 17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.09 21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 当压力超过 5MPa 时，建议使用挡圈。 对静密封应用场合，推荐配合为 H7/g6。 4、预压缩量 4、预压缩量 O 形圈安装在沟槽里，为保证
9、其密封性能，应预留一个初始压缩量。对于不同的应用场合， 相对于截面直径 W 的预压缩量也不同。 通常，在静密封中约为 15%-30%，而在动密封中约为 9%-25%。具体可参照下述图表选择。 5、拉伸与压缩5、拉伸与压缩 将 O 形圈安装在沟槽内时，要受到拉伸或压缩。若拉伸和压缩的数值过大，将导致 O 形圈截 面过度增大或减小，因为拉伸 1%相应地使截面直径 W 减小约 0.5%。对于孔用密封，O 形圈最好 处于拉伸状态，最大允许拉伸量为 6%；对于轴用密封，O 形圈最好延其周长方向受压缩，最大允 许周长压缩量为 3%。 6、O 形圈用作旋转轴密封6、O 形圈用作旋转轴密封 O 形圈也可用作低
10、速旋转运动及运行周期较短的旋转轴密封。当圆周速度低于 0.5m/s 时，O 形圈选择可按正常设计标准；当圆周速度大于 0.5m/s 时，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这 一现象，故选择密封圈使其内径比起被它密封的轴径约大 2%，上述现象就可以避免。密封圈在 沟槽中安装后，导致密封圈受到径向压缩，O 形圈圈在沟漕中形成微量波纹状，从而改善了润滑 条件。 7、安装压缩力7、安装压缩力 安装时，压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关，图示为每厘米密封周长上的单位压缩力 和截面直径间的关系，用以估算安装 O 形圈时所需的总力大小。 四、O 型圈安装设计四、O 型圈安装设计 O 形圈安装在沟槽内时，应允许
11、它有一定的膨胀 空间。通常，允许的膨胀率在静密封中约为 15%， 在动密封中约为 8%。对于不同类型的沟槽，其适用 范围也不相同。常用的沟槽形式有三种： a 三角沟槽a 三角沟槽 常用于法兰和端盖上的密封。其缺点是制造较 困难，且供 O 形圈膨胀的空间非常小。 表 I 三角沟槽安装形式（单位：mm） 表 I 三角沟槽安装形式（单位：mm） O 形圈截面直径 W O 形圈截面直径 W 边长 K边长 K 半径 r半径 r 1.78 1.80 2.4 +0.10 0.3 2 2.7 +0.10 0.4 2.4 3.2 +0.15 0.4 2.5 3.4 +0.15 0.6 2.62 2.60 3.5
12、 +0.15 0.6 3 4.0 +0.20 0.6 3.1 4.1 +0.20 0.6 3.53 3.55 4.7 +0.20 0.9 4 5.4 +0.20 1.2 5 6.7 +0.25 1.2 5.33 5.30 7.1 +0.25 1.5 5.7 7.6 +0.30 1.5 6 8.0 +0.30 1.5 7 9.4 +0.30 2 8 10.8 +0.30 2 8.4 11.3 +0.30 2 b 矩形沟槽 b 矩形沟槽 广泛应用于各种场合。在不需要使用挡圈时，亦可做成倾斜侧面（5)。 矩形沟槽尺寸见 O 型圈推荐沟槽设计。 C 梯形沟槽 C 梯形沟槽 仅推荐用于 O 形圈截面直径
13、大于 2.5mm 的某些 特殊场合。例如为保持 O 形圈的顶部安装，就可以 考虑做成梯形沟槽形式。 表 II 梯形沟槽安装形式（单位：mm） 表 II 梯形沟槽安装形式（单位：mm） O 形圈截面直径 W O 形圈截面直径 W 沟 槽 尺 寸沟 槽 尺 寸 沟 槽 宽 度沟 槽 宽 度 沟 槽 深 度沟 槽 深 度 半 径半 径 B 0.05B 0.05 H 0.05H 0.05 R R1 1 R R2 2 2.5 2.05 2 0.25 0.4 2.62 2.65 2.15 2.1 0.25 0.4 3.00 3.10 2.4 2.4 0.25 0.4 3.53 3.55 2.9 2.9 0
14、.25 0.8 4 3.1 3.2 0.25 0.8 5 3.9 4.2 0.25 0.8 5.33 5.30 4.1 4.6 0.4 0.8 5.7 4.4 4.8 0.4 0.8 6 4.6 5.1 0.4 0.8 7 5.6 6 0.4 1.6 8 6 6.9 0.4 1.6 8.4 6.3 7.3 0.4 1.6 2、局部结构设计2、局部结构设计 因为 O 形圈在安装时要受到挤压，为避免受损，必须将孔端或轴端加工成 1520的倒 角，且棱边要倒圆并去除毛刺。若 O 形圈安装时要穿过横向孔，在过渡孔处也须倒角或倒圆。 表 IV 倒角最小长度 Cmin 单位：mm 表 IV 倒角最小长度
15、Cmin 单位：mm 截面直径 W截面直径 W 1.78, 1.78, 1.801.80 2.62, 2.62, 2.652.65 3.53, 3.53, 3.553.55 5.30, 5.30, 5.335.33 7.00 7.00 8.40 8.40 15 2.5 3 3.5 4 5 6 倒角最小长度 Cmin倒角最小长度 Cmin 20 2 2.5 3 3.5 4 4.5 倒角表面粗糙度：Rz4.0 m Ra0.8m 3、沟槽加工精度及表面要求3、沟槽加工精度及表面要求 通常被密封表面和沟槽表面不允许存在小的沟槽，划痕、 凹坑、同心或螺旋状的加工痕 迹。对动配合，其表面要求比静配合更高。
16、 表 III 表面光洁度 表 III 表面光洁度 密封形式密封形式 表 面表 面 Rmax(m)Rmax(m) Rmax(m)Rmax(m) Rmax(m)Rmax(m) 配合表面（孔、杆、轴）配合表面（孔、杆、轴） 1.04.0 0.632.5 0.10.4 径向动密封 径向动密封 沟槽表面（直径、侧面）沟槽表面（直径、侧面） 16.0 10.0 1.6 径向静密封径向静密封 配合表面沟槽表面（直径、侧面）配合表面沟槽表面（直径、侧面） 16.0 10.0 1.6 轴向静密封轴向静密封 压力脉动场合、配合表面沟槽表面（直径、侧面）压力脉动场合、配合表面沟槽表面（直径、侧面）10.0 6.3
17、0.8 五、O 形圈的安装 五、O 形圈的安装 在进行 O 形圈安装时，须注意以下事项 确保各棱边或过渡孔处已倒角或倒钝并去除毛刺。 检查被密封表面有无缺陷。 清除所有的加工残留物。 安装路径上的螺纹需加防护套，以防螺纹尖角刮伤 O 形圈。 为了方便安装，可对 O 形圈安装表面涂润滑油脂。 手动安装时，不可使用尖锐工具，但要尽量有效借助工具，以保证 O 形圈不扭曲。 禁止过分拉伸 O 形圈。 由密封带制成的 O 形圈，禁止在其连接处进行拉伸。 若进行自动安装，须做好充分准备。例如：为便于安装，可在 O 形圈的表面涂钼、石 墨、敷上滑石 粉或用 PTFE 涂覆。 六、贮存六、贮存 密封件常作为备件方式贮存较长时间。为避免因外界因素而影响 O 形圈的物理和化学性能， 使弹性体损坏，在贮存时应遵守以下一些规则： 贮存在干燥处 温度在+5+25之间，避免和热源直接接触。 避免在阳光或氖光灯下直接照射。 置于原始装箱或气密容器内以防止氧化。 远离有害气源（如臭氧）以防止弹性体受损。